Vorsicht bei Stickstofffreisetzung im Raum!

Aus der Praxis für die Praxis: Warum Stickstofffreisetzungen in den Raum oftmals unterschätzt werden.

Ein aktueller Fall der CSE-Ingenieure: In einer Produktionshalle werden mehrere Reaktoren mit Stickstoffüberlagerung betrieben. Die Stickstoff-Leitungen sind jeweils mit einem Sicherheitsventil mit Freisetzung in den Betriebsraum abgesichert. Im Rahmen einer HAZOP-Studie sollen mögliche Auswirkungen der Stofffreisetzung bewertet werden.

Für den Betriebsleiter ist die Sache klar: Die Stickstoffventile werden „schon immer so betrieben“. Stickstoff sei schließlich kein toxischer oder brennbarer Stoff und würde entsprechend nicht zu einer Sicherheitsgefährdung der Mitarbeiter führen. Wie schnell aber steigt nach dem Öffnen der Sicherheitsventile die Konzentration von Stickstoff im Raum tatsächlich an? Bei zu hohen Konzentrationen muss bei anwesenden Personen mit einem sofortigen Bewusstseinsverlust, wenn nicht mit Ersticken gerechnet werden.

In diesem speziellen Fall wird eine Auswirkungsbetrachtung für Stickstoff durchgeführt. Die Berechnung erfolgt auf folgenden Grundlagen:

• Für die Freisetzung aus Druckentlastungseinrichtungen wird der abführbare Massenstrom angenommen, der unter Verwendung des K_d-Werts im Sinne der Norm DIN EN ISO 4126 berechnet wird.
• Für die Freisetzung von Stickstoff wird eine Ausbreitungsrechnung nach VDI 3783 durchgeführt.

Der Luftwechsel im Raum erfolgt ca. einmal pro Stunde. Der abführbare Massenstrom des Sicherheitsventils wird ohne Zu- und Abblaseleitung für ein DN25/40 Ventil abgeschätzt und beträgt 0,44 kg/s. Die Freisetzungszeit wird auf 15 Minuten festgelegt.

Das Ergebnis: Bereits nach einer Ausflusszeit von ca. 10 Minuten kann im gesamten Raum eine tödliche Stickstoffkonzentration entstehen. Hinzu kommt, dass Stickstoff nicht sichtbar und geruchsneutral ist. Daher ist die Gefahr, dass sich mehrere Mitarbeiter durch evtl. Hilfeversuche selbst unwissentlich in Gefahr bringen, sehr hoch. Das wird oftmals unterschätzt.

Aus diesem Grund wird empfohlen, Stofffreisetzungen grundsätzlich über Dach aus dem Gebäude herauszuleiten, um die Gefährdung für Mitarbeiter so gering wie möglich zu halten.

Haben Sie Fragen? Alexander Kitzbichler und Natalie Schmidt stehen Ihnen gerne zur Verfügung.